资源描述：
《数字信号处理课程设计---fir数字滤波器的矩形窗函数法设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、课程设计说明书NO.13设计题目语音信号的数字滤波—FIR数字滤波器的矩形窗函数法设计一、课程设计的目的通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法。并能够对设计结果加以分析。二、设计步骤2.1语音信号的采集2.1.1用windows系统采集（1）在“开始—所有程序—附件—娱乐”找录音机（2）打开录音机，用麦克风开始录音，录音长度长达4s（3）单击“文件——另存为”，将文件保存在matlab工作的目录下“work”文件夹，文件名保存为lishuan
2、g.wav，语音信号的属性为12kHz,8位，单声道，11kb/s图1原始语音信号的采集2.2语音信号的频谱分析（1）双击桌面上的matlab图标，打开matlab软件（2）在菜单栏中选择“File－＞new－＞M-File”打开M文件编辑器沈阳大学课程设计说明书NO.13（3）在M文件编辑器中编写代码：1）导入语音信号“lishuang.wav”，即使用[s,fs]=wavread('lishuang.wav');2）下面代码用于产生信号的时域波形，波形如图2里的1n=0:length(s)-1;subplot
3、(411);plot(n,s);title('声音信号的时域波形');3）由上图可看出，此声音信号在0到1s内基本为空白，即没录上声音，故将其截去，截短后的声音信号的代码如下，声音信号的截短如图2里的2，代码如下：L=2^floor(log2(length(s)));s1=s(10000:10000+L-1);wavwrite(s1,fs,'s1.wav');n=0:length(s1)-1;subplot(412);plot(n,s1);title('截短的声音信号的时域波形');图2原始语音信号的时域图及截短
4、后的时域及频域图4）下面代码用于产生声音信号的频谱，从图中可以看出信号的主要能量分布，如图2的3沈阳大学课程设计说明书NO.13s1=fft(s1);L1=2^floor(log2(length(s1)));k=0:L1-1;subplot(413);plot(k,abs(s1));5）下面代码用于产生信号的单边谱，即取上图中的一半，此图是确定滤波频率范围的参考图，如图2的4s2=awgn(s1,27);wavwrite(s2,fs,'s2.wav');detf=fs/L1;subplot(414);plot(k
5、(1:L1/2)*detf,abs(S1(1:L1/2)));title('单边谱');（4）由图2的2可以看出，所截取的语音信号的长度为N=35000，由图2的4可以看出语音信号的能量主要频段为fL=200Hz,fH=1100Hz；2.3滤波器的设计2.3.1确定滤波器的参数（1）确定参数：根据2.2中的（4）可知语音信号的主要能量分布的频段为，,,通带截止频率为，阻带截止频率为;模拟角频率：数字角频率：（2）数字滤波器类型的选择：数字滤波器从实现方法上可以分为有限长冲激响应FIR数字滤波器和无限长冲激响应II
6、R数字滤波器沈阳大学课程设计说明书NO.13IIR滤波器的单位冲激响应h(n)是无限长的，即n趋于无穷大。其系统函数H(Z)在有限长Z平面有极点存在，其结构是递归的，即存在输出到输入的反馈。由于IIR滤波器能够保留一些模拟滤波器的优良特性，因此应用很广。但是这些特性是以牺牲线性相位频率特性为代价的，即用巴特沃斯，切比雪夫，椭圆设计的数字滤波器逼近理想的滤波器的幅度频率特性，得到的滤波器往往是非线性的。在许多电子系统中，对幅度频率特性和线性相位特性都有较高的要求，所以IIR在这些滤波器中往往难以胜任。有限长单位冲激
7、响应（FIR）数字滤波器具有以下特点：1）可在设计任意幅度频率特性滤波器的同时，保证精确严格的线性相位特性2）FIR数字滤波器的单位冲激响应h(n)是有限长的，可以用一个固定的系统来实现，因而FIR数字滤波器可以做成因果稳定系统3）允许做成多通带系统；有以上原因选择FIR数字滤波器进行设计；（3）窗函数的选择设计FIR数字滤波器最简单的方法是用窗函数法，设定通带允许的最大衰减为-2dB,阻带必须达到的最小衰减为-21dB,由通带允许的最大衰减并结合窗函数的阻带最小衰减的特性表，可选择矩形窗，其过渡带为;（4）为了
8、改善滤波器的性能，通常要求窗函数具有一些好的特性，即 （1）主瓣宽度窄，以获得较陡的过渡带。 （2）最大旁瓣相对主瓣值（简称为旁瓣电平）尽可能小，以改善通带的平稳度和增大阻带中的衰减。 但是，这两者之间常常有矛盾，难以同时满足。常用的窗函数在这两个因素之间取得适度的折衷时，往往需要增加主瓣宽度来换取旁瓣的抑制。如果选用一个窗函数的主要目的是为了得到较窄的过渡带
